CN116919694A - 主被动结合式孕妇助力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了主被动结合式孕妇助力装置，包括腿部组件，腿部组件的顶部通过被动助力模块铰接有腰背部组件，腰背部组件的一侧连接有主动助力模块，主动助力模块通过导线与被动助力模块连接。本发明在落胯时将人体的势能和动能转化为涡轮弹簧的弹性势能，而在提胯时则将涡轮弹簧的弹性势能驱动腿部组件相对于腰背组件的转动，将储存的弹性势能释放，为穿戴者的腰部提供助力。
Description
技术领域
本发明属于医疗辅助设备技术领域，具体涉及主被动结合式孕妇助力装置。
背景技术
孕妇在怀孕期间由于身体重心的变化和肌肉韧带的松弛等原因，孕妇的身体负担也会越来越大，会出现行动不便、容易疲劳、容易摔倒等问题，尤其是在孕后期更易出现这些问题。
现有的助力外骨骼大多用于为使用者的步行提供助力，其驱动结构为刚性的，重量过大，穿戴不便，行动不灵活，续航时间有限，需要经常充电，影响使用效果，不适宜于孕妇所用。
发明内容
本发明的目的是提供主被动结合式孕妇助力装置，能够对孕妇的髋关节和腰背部进行助力。
本发明所采用的技术方案是，主被动结合式孕妇助力装置，包括腿部组件，腿部组件的顶部通过被动助力模块铰接有腰背部组件，腰背部组件的一侧连接有主动助力模块，主动助力模块通过导线与被动助力模块连接。
本发明的特点还在于，
腿部组件包括两个相对的腿部绑带，两个腿部绑带的两端均设置为卡扣结构，腿部绑带的侧边连接有连接带，连接带远离腿部绑带的端部均通过被动助力模块与腰背部组件连接。
被动助力模块包括腰部固定座，腰部固定座与腰背部组件连接，腰部固定座远离腰背部组件的一侧通过助力单元连接有旋转外壳，旋转外壳与连接带连接。
助力单元包括滚动轴承，滚动轴承的一侧与腰部固定座过盈配合，滚动轴承的内圈连接有传动轴，腰部固定座和传动轴之间连接有涡轮弹簧，传动轴远离腰部固定座的端部开设有螺纹孔，螺纹孔内连接有螺栓，螺栓穿过旋转外壳，传动轴的轴身连接有单向轴承，单向轴承的外圈连接有从动凸轮，旋转外壳的内侧壁沿其周向固接有若干压电片，每个压电片与从动凸轮的齿片匹配，每个压电片均通过导线与腰背部组件连接。
腰部固定座靠近传动轴的一侧固接有固定块，传动轴的轴身开设有固定槽，涡轮弹簧的两端分别与固定块和固定槽连接，腰部固定座的侧壁沿其周向开设有缺口，旋转外壳的内侧壁固接有限位块，限位块靠近旋转外壳侧壁的边缘设置，限位块与缺口匹配。
腰背部组件包括腰背架，腰背架的底部两端均连接有腰腹带，两个腰腹带的一侧沿其长度方向粘贴有魔术贴，腰腹带的另一侧涂覆有防滑涂层，腰背架的底部两端分别与腰部固定座连接，腰背架的顶部两端均连接有肩带，两个肩带的端部与腰背架底部的两端之间均连接有提拉带，腰背架的一侧中部连接有驱动机构，驱动机构通过导线与压电片连接，驱动机构通过鲍登线与肩带连接。
驱动机构包括背部固定底座，背部固定底座与腰背架连接，背部固定底座远离腰背架的一侧通过卡扣连接有封装外壳，背部固定底座远离腰背架的一侧连接有主控板，主控板通过导线连接有电池和驱动电机，电池和驱动电机均连接于封装外壳靠近背部固定底座的一侧，电池通过导线与压电片连接，驱动电机的输出轴与鲍登线连接。
肩带沿其长度方向连接有鲍登线槽，鲍登线设置于鲍登线槽内，鲍登线槽远离肩带的一侧连接有防护带，鲍登线远离驱动电机的一端与肩带远离腰背架的端部连接。
本发明的有益效果是，
本发明主被动结合式孕妇助力装置，在落胯时将人体的势能和动能转化为涡轮弹簧的弹性势能，而在提胯时则将涡轮弹簧的弹性势能驱动腿部组件相对于腰背组件的转动，将储存的弹性势能释放，为穿戴者的腰部提供助力。
附图说明
图1为本发明主被动结合式孕妇助力装置的结构示意图；
图2为本发明主被动结合式孕妇助力装置的侧视图；
图3为本发明主被动结合式孕妇助力装置中被动助力模块的爆炸图；
图4为本发明主被动结合式孕妇助力装置中旋转外壳的局部连接结构示意图；
图5是本发明主被动结合式孕妇助力装置中传动轴的局部连接结构示意图；
图6为本发明主被动结合式孕妇助力装置的爆炸图；
图7为本发明主被动结合式孕妇助力装置中驱动机构的局部结构示意图。
图中，1.腰背架组件，2.腿部组件，3.腿部绑带，4.连接带，5.腰背架，6.腰腹带，7.魔术贴，8.腰部固定座，9.旋转外壳，10.滚动轴承，11.传动轴，12.涡轮弹簧，13.限位块，14.螺栓，15.缺口，16.固定槽，17.固定块，18.单向轴承，19.从动凸轮，20.压电片，21.防滑涂层，22.背部固定底座，23.封装外壳，24.肩带，25.鲍登线，26.鲍登线槽，27.主控板，28.电池，29.驱动电机，30.防护带，31.螺纹孔，32.提拉带。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明主被动结合式孕妇助力装置，如图1-2所示，包括腿部组件2，腿部组件2的顶部通过被动助力模块铰接有腰背部组件1，腰背部组件1的一侧连接有主动助力模块，主动助力模块通过导线与被动助力模块连接。被动助力模块左右两个成轴对称设置，腿部组件2和腰背部组件1之间为铰接，符合人体工学，在行走时，被动助力模块为腰部提供助力，并将产生的电能提供给主动助力模块，主动助力模块拉动腰背部组件，减轻腹部压力。
实施例1
腿部组件2包括两个相对的腿部绑带3，两个腿部绑带3的两端均设置为卡扣结构，腿部绑带3的侧边连接有连接带4，连接带4远离腿部绑带3的端部均通过被动助力模块与腰背部组件1连接。卡扣结构的腿部绑带3方便腿部的绑扎。
实施例2
如图3-5所示，被动助力模块包括腰部固定座8，腰部固定座8与腰背部组件1连接，腰部固定座8远离腰背部组件1的一侧通过助力单元连接有旋转外壳9，旋转外壳9与连接带4连接。腰部固定座8与旋转外壳9作为被动助力模块的壳体，将腿部组件2和腰背部组件1连接为一个整体。
助力单元包括滚动轴承10，滚动轴承10的一侧与腰部固定座8过盈配合，滚动轴承10的内圈连接有传动轴11，腰部固定座8和传动轴11之间连接有涡轮弹簧12，传动轴11远离腰部固定座8的端部开设有螺纹孔31，螺纹孔31内连接有螺栓14，螺栓14穿过旋转外壳9，传动轴11的轴身连接有单向轴承18，单向轴承18的外圈连接有从动凸轮19，旋转外壳9的内侧壁沿其周向固接有若干压电片20，每个压电片20与从动凸轮19的齿片匹配，每个所述压电片20均通过导线与腰背部组件1连接。传动轴11与腰部固定座8和旋转外壳9同轴设置，传动轴11与单向轴承18为过盈配合设置，旋转外壳9旋转时，带动传动轴11旋转，滚动轴承10减小传动轴11时的摩擦，传动轴11在旋转时，拉动涡轮弹簧12蓄能，单向轴承18带动传动轴11，同时传动轴11带动从动凸轮19做一个方向的相对运动，从动凸轮19的齿片与压电片抵接，生电后通过导线传输至腰背部组件1。
腰部固定座8靠近传动轴11的一侧固接有固定块17，传动轴11的轴身开设有固定槽16，涡轮弹簧12的两端分别与固定块17和固定槽16连接，腰部固定座8的侧壁沿其周向开设有缺口15，旋转外壳9的内侧壁固接有限位块13，限位块13靠近旋转外壳9侧壁的边缘设置，限位块13与缺口15匹配。固定块17和固定槽16用于固定涡轮弹簧12，限位块13和缺口15的设置，实现腿部组件2的的转动限位。
实施例3
如图6-7所示，腰背部组件1包括腰背架5，腰背架5的底部两端均连接有腰腹带6，两个腰腹带6的一侧沿其长度方向粘贴有魔术贴7，腰腹带6的另一侧涂覆有防滑涂层21，腰背架5的底部两端分别与腰部固定座8连接，腰背架5的顶部两端均连接有肩带24，两个肩带24的端部与腰背架5底部的两端之间均连接有提拉带32，腰背架5的一侧中部连接有驱动机构，驱动机构通过导线与压电片20连接，驱动机构通过鲍登线25与肩带24连接。腰背架5与肩带24贴合人体背部和肩部，并通过提拉带32和腰腹带6固定人体上半身，依据人体工程学设计与人体上半身轮廓贴合，魔术贴7的设置方便腰部的固定，驱动机构拉动鲍登线25，进而拉动肩带24和提拉带32，减轻孕妇腹部的压力。
驱动机构包括背部固定底座22，背部固定底座22与腰背架5连接，背部固定底座22远离腰背架5的一侧通过卡扣连接有封装外壳23，背部固定底座22远离腰背架5的一侧连接有主控板27，主控板27通过导线连接有电池28和驱动电机29，电池28和驱动电机29均连接于封装外壳23靠近背部固定底座22的一侧，电池28通过导线与压电片20连接，驱动电机29的输出轴与鲍登线25连接。驱动电机29通过主控板27的档位调节其转速，驱动电机29工作后，拉动鲍登线25，压电片20产生的电能通过导线传输给电池28储能。
肩带24沿其长度方向连接有鲍登线槽26，鲍登线25设置于鲍登线槽26内，鲍登线槽26远离肩带24的一侧连接有防护带30，鲍登线25远离驱动电机29的一端与肩带24远离腰背架5的端部连接。鲍登线槽26的设置，保证鲍登线25在被拉动时，不会左右移动。
本发明主被动结合式孕妇助力装置，其工作原理如下：
开始工作时，当佩戴者落胯时，腿部组件2与腰背架组件1相对旋转拉紧涡轮弹簧12，同时传动轴11带动从动凸轮19跟随传动轴11的转动撞击压电片20产生形变后发电。当佩戴者提胯时，拉紧后的涡轮弹12簧释放弹性势能恢复形变，为提胯送髋起到助力作用。驱动电机29拉动鲍登线25，进而拉动肩带24和提拉带32，减轻佩戴者腹部的压力
本发明主被动结合式孕妇助力装置，利用涡轮弹簧旋转拉动腿部绑带，进而带动使用者的胯关节运动，为孕妇行走提供助力，通过传动轴带动从动凸轮转动撞击压电片产生形变后发电，将人体行走时的机械能转化为电能并存储，提高了续航能力和整体助力效率。同时能够将一部分腹部重量负担转移至肩部，减小对孕妇腰椎压迫，此外，通过设置不同档位以实现对当前的身体重心进行匹配，如孕早期时则可以减少圈数，孕晚期时加大驱动电机扭矩和转动圈数，提高助力效率，保持身体平衡。
Claims (8)
1.主被动结合式孕妇助力装置，其特征在于，包括腿部组件(2)，所述腿部组件(2)的顶部通过被动助力模块铰接有腰背部组件(1)，所述腰背部组件(1)的一侧连接有主动助力模块，所述主动助力模块通过导线与被动助力模块连接。
2.根据权利要求1所述的主被动结合式孕妇助力装置，其特征在于，所述腿部组件(2)包括两个相对的腿部绑带(3)，两个所述腿部绑带(3)的两端均设置为卡扣结构，所述腿部绑带(3)的侧边连接有连接带(4)，所述连接带(4)远离腿部绑带(3)的端部均通过被动助力模块与腰背部组件(1)连接。
3.根据权利要求2所述的主被动结合式孕妇助力装置，其特征在于，所述被动助力模块包括腰部固定座(8)，所述腰部固定座(8)与腰背部组件(1)连接，所述腰部固定座(8)远离腰背部组件(1)的一侧通过助力单元连接有旋转外壳(9)，所述旋转外壳(9)与连接带(4)连接。
4.根据权利要求3所述的主被动结合式孕妇助力装置，其特征在于，所述助力单元包括滚动轴承(10)，所述滚动轴承(10)的一侧与腰部固定座(8)过盈配合，所述滚动轴承(10)的内圈连接有传动轴(11)，所述腰部固定座(8)和传动轴(11)之间连接有涡轮弹簧(12)，所述传动轴(11)远离腰部固定座(8)的端部开设有螺纹孔(31)，所述螺纹孔(31)内连接有螺栓(14)，所述螺栓(14)穿过旋转外壳(9)，所述传动轴(11)的轴身连接有单向轴承(18)，所述单向轴承(18)的外圈连接有从动凸轮(19)，所述旋转外壳(9)的内侧壁沿其周向固接有若干压电片(20)，每个所述压电片(20)与从动凸轮(19)的齿片匹配，每个所述压电片(20)均通过导线与腰背部组件(1)连接。
5.根据权利要求4所述的主被动结合式孕妇助力装置，其特征在于，所述腰部固定座(8)靠近传动轴(11)的一侧固接有固定块(17)，所述传动轴(11)的轴身开设有固定槽(16)，所述涡轮弹簧(12)的两端分别与固定块(17)和固定槽(16)连接，所述腰部固定座(8)的侧壁沿其周向开设有缺口(15)，所述旋转外壳(9)的内侧壁固接有限位块(13)，所述限位块(13)靠近旋转外壳(9)侧壁的边缘设置，所述限位块(13)与缺口(15)匹配。
6.根据权利要求1所述的主被动结合式孕妇助力装置，其特征在于，所述腰背部组件(1)包括腰背架(5)，所述腰背架(5)的底部两端均连接有腰腹带(6)，两个所述腰腹带(6)的一侧沿其长度方向粘贴有魔术贴(7)，所述腰腹带(6)的另一侧涂覆有防滑涂层(21)，所述腰背架(5)的底部两端分别与腰部固定座(8)连接，所述腰背架(5)的顶部两端均连接有肩带(24)，两个所述肩带(24)的端部与腰背架(5)底部的两端之间均连接有提拉带(32)，所述腰背架(5)的一侧中部连接有驱动机构，所述驱动机构通过导线与压电片(20)连接，所述驱动机构通过鲍登线(25)与肩带(24)连接。
7.根据权利要求6所述的主被动结合式孕妇助力装置，其特征在于，所述驱动机构包括背部固定底座(22)，所述背部固定底座(22)与腰背架(5)连接，所述背部固定底座(22)远离腰背架(5)的一侧通过卡扣连接有封装外壳(23)，所述背部固定底座(22)远离腰背架(5)的一侧连接有主控板(27)，所述主控板(27)通过导线连接有电池(28)和驱动电机(29)，所述电池(28)和驱动电机(29)均连接于封装外壳(23)靠近背部固定底座(22)的一侧，所述电池(28)通过导线与压电片(20)连接，所述驱动电机(29)的输出轴与鲍登线(25)连接。
8.根据权利要求6所述的主被动结合式孕妇助力装置，其特征在于，所述肩带(24)沿其长度方向连接有鲍登线槽(26)，所述鲍登线(25)设置于鲍登线槽(26)内，所述鲍登线槽(26)远离肩带(24)的一侧连接有防护带(30)，所述鲍登线(25)远离驱动电机(29)的一端与肩带(24)远离腰背架(5)的端部连接。
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